小说是从37岁的主人公“我”（主人公渡边，本文表记为“我”）到达布鲁克机场开始展开叙述的飞机着陆后，天花板扬声器中低声流出甲壳虫乐队演奏的《挪威的森林》。那旋律一如往日地使“我”难以自已，陷入无限惆怅，将“我”带入了18年前的记忆世界。

1969年，“我”18岁第一次离开父母，只身一人来到东京求学，结识了两个同住的人。一个是地理专业有洁癖的“敢死队”，另一个是相传和100个女孩睡过觉的东大法学部学生永泽。然而由于高中时代唯一的好友木月的自杀，“我”决定“对任何事物都不想得过于深刻，对任何事物都保持一定的距离”[150]，因此虽然和“敢死队”同住，也经常和永泽出去找女孩，可是始终没有对他们打开心扉。

直子是死去的好友木月的女友，通过木月“我”和直子相识。木月死后，“我”和直子也分开了。再次见到直子是在一年后中央线的电车上，每周一次的约会让“我”对直子产生了好感。直子20岁生日那晚，“我”和她睡在了一起，竟发现她此前一直是处女。可是当“我”一周后再去直子住处时，她已搬离了这里。三个月后，从一个叫作“阿美寮”的地方疗养院寄来了直子的信，得知了直子近乎崩溃的身心状况，我陷入了悲伤与沮丧之中。

直子的缺席，让另一位女孩绿子走进了“我”的生活。绿子是“我”在“戏剧史Ⅱ”班上的同学，与直子的忧郁不同，她阳光可爱，活力四射，一下便吸引了“我”的注意。几次交往下来，“我”和绿子变得熟络起来，和她一起照顾她生病的父亲，并在绿子家里品尝了绿子的料理。饭后在露天的阳台上两个人边喝酒边唱歌，气氛变得亲密起来，“我”吻了绿子的嘴唇。

另一方面，出于性欲的需要，“我”和永泽经常去找陌生女孩约会、睡觉。事实上，永泽有一个叫初美的女友，她美丽端庄，楚楚动人。初美虽然知道永泽同其他女孩睡觉的行为，却痴心等待永泽的改过。但得知永泽海外赴任的消息后，她心灰意冷地同别人结了婚，于两年后选择了自杀。“我”得知初美自杀的消息后，决定永远不再原谅永泽。

直子在疗养院期间，“我”曾两次去京都看望她。并和直子的室友、比她大19岁的玲子相识。“我”向直子提出一起生活的想法，并返回东京后一边装饰新居一边等待直子的答复。但是等来的却是直子病情恶化的消息，“我”陷入了深深的绝望与无措。另一方面，由于深陷绝望的苦痛，“我”长时间没有联系绿子，收到了绿子写给我的绝交信。于是，“我”同时失去了直子和绿子。

直子最终没能走出死亡的阴影，她追随着木月的脚步，消失在静谧的森林深处。玲子担心“我”，特地在去往北海道的途中看望“我”。“我”和玲子为共同拥有过的直子举行音乐的葬礼。然后两个人不约而同地渴求对方，发生了性关系。小说的最后一幕，“我”在电话亭中给绿子打电话，“告诉她自己无论如何都想跟她说话”，“整个世界上除了她别无他求”。然而面对绿子“你现在哪里？”的提问，“我”却完全不知怎么回答。小说也以“我在哪里也不是的场所的正中，不断呼唤着绿子”（374）这句意味深长的话结束。